5.2 Домашнее задание

Изучить теорию и методику проектирования проволочных антенн. В соответствии со своим вариантом произвести расчет длины полуволнового вибратора. Частота, используемая для расчета длины, равна номеру компьютера в МГц.

5.3 Порядок проведения работы

1. Используя результаты домашнего задания, построить в системе Win_Wire геометрию антенны и выполнить ее расчет.

2. Построить зависимость входного сопротивления вибратора от радиуса проводника. Для этого, изменяя радиус проводника r, провести несколько раз расчет при неизменной частоте. По результатам расчетов построить графики зависимостей R_вх(r) и X_вх(r).

3. Построить зависимость входного сопротивления вибратора от частоты. Для этого выполнить расчеты, изменяя частоту от 0.1f до 2f с шагом 0.05f при неизменной длине вибратора. По результатам расчетов построить графики зависимостей и.

Лабораторная работа № 6

Исследование турникетной антенны

Цель работы – приобретение навыков автоматизированного проектирования антенн с круговой поляризацией на примере турникетной антенны.

6.1 Общие положения

Поляризация радиоволн определяется ориентацией вектора электрического поля Е радиоволны в пространстве, причем направление колебания вектора Е определяет направление поляризации. Плоскость, проходящая через направление поляризации и направление распространения радиоволны, называется плоскостью поляризации. По характеру изменения направления поляризация радиоволн может быть линейной, круговой и эллиптической.

Простейшим вариантом антенны с круговой поляризацией является турникетная антенна, представляющая собой два взаимно перпендикулярных симметричных вибратора, возбуждаемых с разностью фаз 90^о (рис. 46).

Рисунок 46 – Простейшая турникетная антенна

Рассмотрим электромагнитную волну, распространяющуюся вдоль оси ξ. При этом поле от вибратора 1 равно:

Поле от вибратора 2 равно:

Суммарное поле антенны при сдвиге фаз (для простоты примем также)

_.

Модуль (длина) вектора Е, или его мгновенное значение

.

Угол наклона вектора Е к оси ξ (в плоскости, перпендикулярной оси ξ) будет равен

.

Из двух последних формул следует, что модуль электрического вектора результирующего поля остается постоянным, а сам вектор вращается с течением времени с угловой скоростью ω вокруг направления распространения волны. Этот случай соответствует левой круговой поляризации. Если сдвиг фаз при возбуждении вибраторов , то в этом случае будет правая круговая поляризация.

Для направлений распространения волны, не совпадающих с осью ξ, круговая поляризация будет переходить в эллиптическую, как показано на рис. 47, где параметр m – коэффициент эллиптичности.

При синфазном питании вибраторов сдвиг по фазе 90^о можно осуществить путем смещения одного вибратора относительно другого на расстояние λ/4. При этом одна из волн, пройдя путь λ/4, приобретет дополнительную фазу 90^о, что эквивалентно возбуждению со сдвигом фаз 90^о.

Рисунок 47 – Изменение поляризации

6.2 Порядок проведения работы

1. Построить в системе Win_Wire геометрию турникетной антенны при ее возбуждении со сдвигом фаз 90^о и выполнить ее расчет.

2. Пользуясь встроенными функциями системы Win_Wire построить зависимость амплитуды электрического поля вдоль оси излучения антенны и убедиться, что антенна обеспечивает круговую поляризацию.

3. Используя другой метод (сдвиг на λ/4), построить антенну и провести ее расчет. Сравнить с предыдущим случаем.